日前，以“發(fā)展芯技術(shù) 智算芯未來”為主題的第二屆中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(CCF)芯片大會(CCF Chip 2024)在上海成功舉辦。本次大會由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會主辦，體系結(jié)構(gòu)專委、集成電路設(shè)計(jì)專委、容錯計(jì)算專委、計(jì)算機(jī)工程與工藝專委、CCF上海分部等共同承辦。CCF理事長孫凝暉院士、劉明院士擔(dān)任大會主席。孫凝暉、劉明、莊松林、陳左寧、陳國良、薛其坤、張堯?qū)W、廖湘科、顧敏、崔鐵軍、鄭緯民、吳漢明、王耀南、錢德沛、蔣昌俊、劉勝等16位中國科學(xué)院院士和中國工程院院士領(lǐng)銜組成指導(dǎo)委員會。

本次大會聚焦智能化時代的芯片技術(shù)，包含多場重量級大會特邀報(bào)告、45場圍繞目前芯片領(lǐng)域發(fā)展大趨勢下芯片設(shè)計(jì)與EDA、新型體系架構(gòu)、容錯計(jì)算應(yīng)用、新興計(jì)算機(jī)工程與工藝等熱門話題的技術(shù)論壇、論文分組會議和亮點(diǎn)紛呈的企業(yè)展覽。這是促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，為國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)搭建最廣闊、最深入的學(xué)術(shù)交流平臺，也是中國計(jì)算機(jī)和芯片領(lǐng)域?qū)＜谊嚾葑顝?qiáng)、報(bào)告內(nèi)容最豐富、參會規(guī)模最大、覆蓋芯片研制全周期的旗艦盛會。

在CCF Chip 2024的量子計(jì)算論壇上，國防科技大學(xué)吳俊杰教授與粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心、北京玻色量子科技有限公司(簡稱“玻色量子”)創(chuàng)始人&CEO文凱博士共同擔(dān)任主席，并聯(lián)合主持此次論壇。上海交通大學(xué)陳險峰、北京量子信息科學(xué)研究院金貽榮、玻色量子CTO魏海博士、國防科技大學(xué)吳偉、粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心鄧純青等上臺發(fā)表了精彩演講。我國量子計(jì)算領(lǐng)域重量級專家學(xué)者分別介紹不同量子計(jì)算技術(shù)路線的前沿研究進(jìn)展，梳理近遠(yuǎn)期的主要挑戰(zhàn)，展望量子計(jì)算的未來趨勢。通過不同學(xué)術(shù)路線、不同軟硬件、不同應(yīng)用場景的多維度交叉，碰撞出量子計(jì)算進(jìn)一步發(fā)展的新火花。

量子計(jì)算自20世紀(jì)80年代被提出之后，一直備受各國高度重視，近兩年來量子計(jì)算發(fā)展加速，硬件、軟件、應(yīng)用等多方面都取得了重要突破。吳俊杰教授和文凱博士作為CCF Chip 2024量子計(jì)算論壇主席，提倡要不斷加強(qiáng)量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)W術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系，推動相關(guān)技術(shù)研究成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，促進(jìn)量子計(jì)算技術(shù)的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。

上海交通大學(xué)陳險峰：基于薄膜鈮酸鋰芯片光量子比特產(chǎn)生和調(diào)控

會上，上海交通大學(xué)陳險峰發(fā)表了以“基于薄膜鈮酸鋰芯片光量子比特產(chǎn)生和調(diào)控”為主題的精彩演講。

光量子計(jì)算是利用光量子特性來進(jìn)行計(jì)算的技術(shù)，光量子計(jì)算的核心硬件主要包括量子光源、光量子操控線路和光子探測。實(shí)現(xiàn)光量子計(jì)算的平臺離不開高質(zhì)量的光子態(tài)產(chǎn)生、快速低損耗調(diào)控以及可編程光子邏輯回路。

陳險峰認(rèn)為，在各種光集成平臺中，薄膜鈮酸鋰集成光子技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)極限的超高速電光調(diào)制、高性能射頻濾波、寬帶光學(xué)頻率梳、波長捷變激光器、高效率非線性頻率變換、高亮度量子光源、光量子操控等功能。基于這些豐富的高性能器件的集成，可在片上實(shí)現(xiàn)對光量子比特的產(chǎn)生、調(diào)控、頻率變換等操作。

陳險峰在演講中側(cè)重講解當(dāng)下薄膜鈮酸鋰芯片上光量子比特的產(chǎn)生和調(diào)控的研究及進(jìn)展，并展望鈮酸鋰光子集成芯片作為高速率、大容量、低能耗光信息處理的重要平臺，在光量子計(jì)算領(lǐng)域的重要價值。

北京量子信息科學(xué)研究院金貽榮：超導(dǎo)量子比特的材料與工藝

會上，北京量子信息科學(xué)研究院金貽榮發(fā)表了以“超導(dǎo)量子比特：材料與工藝”為主題的精彩演講。

基于超導(dǎo)電路的超導(dǎo)量子比特因其宏觀量子態(tài)特性，天然具有易操控、易耦合、易讀取等特點(diǎn)，同時具備良好的可擴(kuò)展性并與半導(dǎo)體工藝兼容。經(jīng)過最近二十多年的發(fā)展，超導(dǎo)量子計(jì)算取得飛速發(fā)展，已經(jīng)成為最具前景的技術(shù)路線之一。

金貽榮認(rèn)為，與易操控讀取相伴的是易于與環(huán)境發(fā)生相互作用而導(dǎo)致退相干。在演講中，金貽榮介紹了其在提升超導(dǎo)量子比特退相干時間方面所做的思考和努力，以及最終取得的成果。采用新的材料平臺鉭，并優(yōu)化薄膜制備、刻蝕等工藝，特別是表面界面處理工藝，研究得到了超過500微秒的長壽命量子比特，為未來高水平量子計(jì)算打下基礎(chǔ)。同時也探討了如何將新材料和新工藝推廣應(yīng)用到更大規(guī)模的量子芯片上。

玻色量子CTO魏海博士：相干光量子計(jì)算研究進(jìn)展及實(shí)用化場景

會上，玻色量子CTO魏海博士發(fā)表了以“相干光量子計(jì)算研究進(jìn)展及實(shí)用化場景”為主題的精彩演講。

魏海博士簡要介紹了量子計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)和行業(yè)發(fā)展水平，重點(diǎn)講解了玻色量子自研的相干光量子計(jì)算機(jī)的技術(shù)，最新發(fā)布的550計(jì)算量子比特相干光量子計(jì)算機(jī)的技術(shù)水平和優(yōu)勢，以及玻色量子在實(shí)用化量子計(jì)算推廣應(yīng)用上的探索，包括在AI、通信、電力、金融、交通、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域的場景驗(yàn)證成果。

魏海博士提到，以玻色量子自研的相干光量子計(jì)算已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。光量子計(jì)算具有的強(qiáng)大的計(jì)算能力和精準(zhǔn)的操作性能，使得相干光量子計(jì)算機(jī)在解決復(fù)雜問題、優(yōu)化算法和AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面展現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢。

2024年4月18日，玻色量子重磅發(fā)布了550計(jì)算量子比特的相干光量子計(jì)算計(jì)算機(jī)真機(jī)及開物SDK等核心研究成果，充分展現(xiàn)出量子計(jì)算與AI的融合，是實(shí)用化量子計(jì)算的起點(diǎn)。這不僅代表了新質(zhì)生產(chǎn)力中的量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算的深度融合，還彰顯了玻色量子具有的創(chuàng)新實(shí)力和行業(yè)領(lǐng)先地位，也標(biāo)志著我國實(shí)用化量子科技事業(yè)邁入了新的發(fā)展階段。

當(dāng)前，玻色量子已聯(lián)合生態(tài)合作伙伴在AI、算力調(diào)度、分子對接、虛擬電廠、量子圖聚類算法、量子深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練等“量子計(jì)算+”行業(yè)場景實(shí)現(xiàn)了一系列重要成果突破。

以“量子計(jì)算+AI”真實(shí)應(yīng)用場景為例，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院李升波教授課題組提出了多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的伊辛訓(xùn)練算法，這是國際上首個用于相干伊辛機(jī)(CIM)的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法，代表了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量子訓(xùn)練領(lǐng)域的重要突破。這一算法已在玻色量子自研的“天工量子大腦550W”上完成了真機(jī)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明它能在毫秒之內(nèi)解決大規(guī)模二進(jìn)制優(yōu)化問題，為AI時代的模型訓(xùn)練提供了另一種可能路徑。這也是在量子AI時代突破實(shí)用化量子計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵支柱之一。

最后，魏海博士總結(jié)道：玻色量子將圍繞算力芯片領(lǐng)域與多種量子計(jì)算技術(shù)共同發(fā)展，共同進(jìn)步;也將在協(xié)同計(jì)算方面持續(xù)創(chuàng)新，不斷開拓融合計(jì)算新場景，以更好地服務(wù)更多的實(shí)用化場景問題;并聯(lián)合各行各業(yè)的生態(tài)合作伙伴一起探索更多實(shí)際的應(yīng)用場景，讓光量子計(jì)算進(jìn)一步走向?qū)嵱没?，以賦能更多的行業(yè)。

國防科技大學(xué)吳偉：面向量子計(jì)算的囚禁離子操控與離子芯片

會上，國防科技大學(xué)吳偉發(fā)表了以“面向量子計(jì)算的囚禁離子操控與離子芯片”為主題的精彩演講。

囚禁離子是實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計(jì)算的重要物理體系之一，持續(xù)受到量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)W術(shù)界以及科技公司的關(guān)注和青睞。囚禁離子技術(shù)方案基于天然物理體系，具有超長相干時間，量子操控精度高，具備極佳的互聯(lián)特性。

吳偉認(rèn)為，隨著技術(shù)水平的提升，現(xiàn)階段離子量子計(jì)算的研究重點(diǎn)已經(jīng)從單元技術(shù)的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)集成和規(guī)模化擴(kuò)展。受限于結(jié)構(gòu)限制，傳統(tǒng)離子阱中穩(wěn)定制備大規(guī)模離子量子比特是非常困難的，且其裝配精度會極大限制和影響其性能。離子芯片成為離子量子計(jì)算系統(tǒng)規(guī)?；瘮U(kuò)展的重要方式，目前的研究重點(diǎn)包括離子芯片的設(shè)計(jì)制備、測控器件的片上集成、真空及操控系統(tǒng)的集成化等。吳偉簡要分享了芯片離子阱的基本原理、發(fā)展趨勢及團(tuán)隊(duì)在這一方向的相關(guān)工作。

粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心鄧純青：邁向使用Fluxonium超導(dǎo)量子比特的容錯量子計(jì)算

會上，粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心鄧純青發(fā)表了以“Toward fault-tolerant quantum computing with superconducting fluxonium qubits”(邁向使用fluxonium超導(dǎo)量子比特的容錯量子計(jì)算)為主題的精彩演講。

鄧純青認(rèn)為，fluxonium量子比特為超導(dǎo)量子計(jì)算中傳統(tǒng)的基于transmon量子比特的系統(tǒng)提供了一種創(chuàng)新的替代方案，它提供了較長的相干時間和豐富的能級結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)靈活、快速的操作。在演講中，鄧純青分享了使用fluxonium比特邁向容錯計(jì)算的幾項(xiàng)進(jìn)展，包括：

1. 通過系統(tǒng)地研究退相干機(jī)制并進(jìn)行優(yōu)化，使比特的相干時間超過1毫秒。

2. 在單個原型處理器中穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)了所有基于fluxonium的基本量子操作，例如量子比特初始化、單量子比特和雙量子比特門以及讀出。此外，研究人員還探索和驗(yàn)證了幾種類型的雙量子比特門，最高門保真度達(dá)到 99.6%-99.7%，門時間約為20納秒。

3. 展示具有可調(diào)耦合器的22量子比特fluxonium得處理器，以及量子比特之間微波激活控制相位門的演示。基于研究人員開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)和現(xiàn)實(shí)估計(jì)，鄧純青認(rèn)為，這種fluxonium量子處理器將表現(xiàn)出比由transmon量子比特制成的處理器更優(yōu)異的邏輯錯誤率。

此次多位量子計(jì)算領(lǐng)域的頂尖專家、學(xué)者齊聚一堂，共話量子計(jì)算領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和技術(shù)優(yōu)勢，深刻表現(xiàn)出我國量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的欣欣向榮之勢。

最后，文凱博士對所有參會者表示熱烈的歡迎和感謝，感謝大家對量子計(jì)算領(lǐng)域的熱情和貢獻(xiàn)。該論壇不僅是學(xué)術(shù)交流的平臺，也是推動量子計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展的重要力量，更能促進(jìn)知識的共享、技術(shù)的創(chuàng)新和人才的培養(yǎng)，為量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。